昨天同學(xué)微信上問化學(xué)姐，原電池太難了，根本不理解，怎么辦。確實(shí)電化學(xué)是歷年高考的重要知識(shí)點(diǎn)之一，幾乎每次考試均涉及電化學(xué)知識(shí)，并且試題背景較為新穎，對(duì)考生分析問題提出了較高要求。化學(xué)學(xué)習(xí)難點(diǎn)其實(shí)在于理解，理解知識(shí)以后再去記憶就會(huì)更快，今天化學(xué)姐就給大家再講解一下原電池的原理及構(gòu)成。

一、構(gòu)成原電池的條件

構(gòu)成原電池的條件有：

（1）電極材料。兩種金屬活動(dòng)性不同的金屬或金屬和其它導(dǎo)電性（非金屬或某些氧化物等）；

（2）兩電極必須浸沒在電解質(zhì)溶液中；

（3）兩電極之間要用導(dǎo)線連接，形成閉合回路。

說明：

①一般來說，能與電解質(zhì)溶液中的某種成分發(fā)生氧化反應(yīng)的是原電池的負(fù)極。

②很活潑的金屬單質(zhì)一般不作做原電池的負(fù)極，如K、Na、Ca等。（馬上點(diǎn)標(biāo)題下藍(lán)字"高中化學(xué)"關(guān)注可獲取更多學(xué)習(xí)方法、干貨！）

二、原電池正負(fù)極的判斷：

（1）較活潑的或能和電解質(zhì)溶液反應(yīng)的金屬一般作負(fù)極。

（2）有氣泡產(chǎn)生一極一般是正極。

（3）電子流出的一極是負(fù)極，電子流入的一極是正極。

（4）被腐蝕的一極是負(fù)極。

（5）發(fā)生氧化反應(yīng)的一極是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的一極是正極。

（6）溶液中陽離子移向的一極是正極，陰離子移向的一極為負(fù)極。

三、電極反應(yīng)式的書寫

（1）準(zhǔn)確判斷原電池的正負(fù)極是書寫電極反應(yīng)的關(guān)鍵

如果原電池的正負(fù)極判斷失誤，電極反應(yīng)式的書寫一定錯(cuò)誤。上述判斷正負(fù)極的方法是一般方法，但不是絕對(duì)的，例如銅片和鋁片同時(shí)插入濃硝酸溶液中，由于鋁片表明的鈍化，這時(shí)銅失去電子，是負(fù)極，其電極反應(yīng)為：

負(fù)極：Cu－2e－＝Cu2＋

正極：NO3－+4H＋+2e－＝2H2O+2NO2↑

再如鎂片和鋁片同時(shí)插入氫氧化鈉溶液中，雖然鎂比鋁活潑，但由于鎂不與氫氧化鈉反應(yīng)，而鋁卻反應(yīng)，失去電子，是負(fù)極，其電極反應(yīng)為：

負(fù)極：2Al+8OH－－2×3e－＝2AlO2－+2H2O

正極：6H2O+6e－＝6OH－+3H2↑

（2）要注意電解質(zhì)溶液的酸堿性

在正負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)不是孤立的，它往往與電解質(zhì)溶液緊密聯(lián)系，如氫氧燃料電池有酸式和堿式，在酸溶液中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH－，在堿溶液中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H+，像CH4、CH3OH等燃料電池，在堿溶液中碳（C）元素以CO32－離子形式存在，而不是放出CO2氣體。

（3）要考慮電子的轉(zhuǎn)移數(shù)目

在同一個(gè)原電池中，負(fù)極失去電子數(shù)必然等于正極得到的電子數(shù)，所以在書寫電極反應(yīng)時(shí)，一定要考慮電荷守恒。防止由總反應(yīng)方程式改寫成電極反應(yīng)式時(shí)所帶來的失誤，同時(shí)也可避免在有關(guān)計(jì)算中產(chǎn)生誤差。

（4）要利用總的反應(yīng)方程式

從理論上講，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池，而兩個(gè)電極反應(yīng)相加即得總反應(yīng)方程式。所以只要知道總反應(yīng)方程式和其中一個(gè)電極反應(yīng)，便可以寫出另一個(gè)電極反應(yīng)方程式。

四、原電池原理的應(yīng)用

原電池原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活、科學(xué)研究中具有廣泛的應(yīng)用。

1.化學(xué)電源：人們利用原電池原理，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，制作了多種電池。如干電池、蓄電池、充電電池以及高能燃料電池，以滿足不同的需要。在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，電池發(fā)揮的作用不可代替，大到宇宙火箭、人造衛(wèi)星、飛機(jī)、輪船，小到電腦、電話、手機(jī)以及心臟起搏器等，都離不開各種各樣的電池。

2.加快反應(yīng)速率：如實(shí)驗(yàn)室用鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，用純鋅生成氫氣的速率較慢，而用粗鋅可大大加快化學(xué)反應(yīng)速率，這是因?yàn)樵诖咒\中含有雜質(zhì)，雜質(zhì)和鋅形成了無數(shù)個(gè)微小的原電池，加快了反應(yīng)速率。

3.比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱：一般來說，負(fù)極比正極活潑。

4.防止金屬的腐蝕：金屬的腐蝕指的是金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使金屬失去電子變?yōu)殛栯x子而消耗的過程。在金屬腐蝕中，我們把不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)形成的原電池反應(yīng)而引起的腐蝕稱為電化學(xué)腐蝕，電化學(xué)腐蝕又分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕：在潮濕的空氣中，鋼鐵表面吸附一層薄薄的水膜，里面溶解了少量的氧氣、二氧化碳，含有少量的H＋和OH－形成電解質(zhì)溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳形成了無數(shù)個(gè)微小的原電池，鐵作負(fù)極，碳作正極，發(fā)生吸氧腐蝕：

負(fù)極：2Fe－2×2e－＝2Fe2+

正極：O2+4e－+2H2O＝4OH－

電化學(xué)腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。因此可以用更活潑的金屬與被保護(hù)的金屬相連接，或者讓金屬與電源的負(fù)極相連接均可防止金屬的腐蝕。

附原電池電極方程式匯總

1．鋁—鎳電池(負(fù)極—Al，正極—Ni，電解液—NaCl溶液、O2)

負(fù)極：4Al－12e－=4Al3＋；

正極：3O2＋6H2O＋12e－=12OH－；

總反應(yīng)式：4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3。

2．鎂—鋁電池(負(fù)極—Al，正極—Mg，電解液—KOH溶液)

負(fù)極：2Al＋8OH－－6e－=2AlO2-＋4H2O；

正極：6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－；

總反應(yīng)離子方程式：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑。

3．鋰電池一型(負(fù)極—Li，正極—石墨，電解液—LiAlCl4—SOCl2)

已知電池總反應(yīng)式：4Li＋2SOCl2=SO2↑＋4LiCl＋S。

試寫出正、負(fù)極反應(yīng)式：

負(fù)極：4Li－4e－=4Li＋；

正極：2SOCl2＋4e－=SO2↑＋S＋4Cl－。

4．鐵—鎳電池(負(fù)極—Fe，正極—NiO2，電解液—KOH溶液)

已知Fe＋NiO2＋2H2O放電充電Fe(OH)2＋Ni(OH)2，則：

負(fù)極：Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2；

正極：NiO2＋2H2O＋2e－=Ni(OH)2＋2OH－。

陰極：Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－；

陽極：Ni(OH)2－2e－＋2OH－=NiO2＋2H2O。

5．LiFePO4電池(正極—LiFePO4，負(fù)極—Li，含Li＋導(dǎo)電固體為電解質(zhì))

已知FePO4＋Li放電充電LiFePO4，則

負(fù)極：Li－e－=Li＋；

正極：FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO4。

陰極：Li＋＋e－=Li；

陽極：LiFePO4－e－=FePO4＋Li＋。

6．高鐵電池(負(fù)極—Zn，正極—石墨，電解質(zhì)為浸濕的固態(tài)堿性物質(zhì))

已知：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O放電充電3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，則：

負(fù)極：3Zn－6e－＋6OH－=3Zn(OH)2；

正極：2FeO42-＋6e－＋8H2O=2Fe(OH)3＋10OH－。

陰極：3Zn(OH)2＋6e－=3Zn＋6OH－；

陽極：2Fe(OH)3－6e－＋10OH－=2FeO42-＋8H2O。

7．氫氧燃料電池

(1)電解質(zhì)是KOH溶液(堿性電解質(zhì))

負(fù)極：2H2－4e－＋4OH－=4H2O；

正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－；

總反應(yīng)方程式：2H2＋O2=2H2O。

(2)電解質(zhì)是H2SO4溶液(酸性電解質(zhì))

負(fù)極：2H2－4e－=4H＋；

正極：O2＋4H＋＋4e－=2H2O；

總反應(yīng)方程式：2H2＋O2=2H2O。

(3)電解質(zhì)是NaCl溶液(中性電解質(zhì))

負(fù)極：2H2－4e－=4H＋；

正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－；

總反應(yīng)方程式：2H2＋O2=2H2O。

8．甲烷燃料電池(鉑為兩極、正極通入O2和CO2、負(fù)極通入甲烷、電解液有三種)

(1)電解質(zhì)是熔融碳酸鹽(K2CO3或Na2CO3)

正極：2O2＋8e－＋4CO2=4CO32-；

負(fù)極：CH4－8e－＋4CO32-=5CO2↑＋2H2O；

總反應(yīng)方程式：CH4＋2O2=CO2↑＋2H2O。

(2)酸性電解質(zhì)(電解液為H2SO4溶液)

正極：2O2＋8e－＋8H＋=4H2O；

負(fù)極：CH4－8e－＋2H2O=CO2↑＋8H＋；

總反應(yīng)方程式：CH4＋2O2=CO2↑＋2H2O。

(3)堿性電解質(zhì)(鉑為兩極、電解液為KOH溶液)

正極：2O2＋8e－＋4H2O=8OH－；

負(fù)極：CH4－8e－＋10OH－=CO32-＋7H2O；

總反應(yīng)方程式：CH4＋2O2＋2OH－=CO32-＋3H2O。

9．甲醇燃料電池

(1)堿性電解質(zhì)(鉑為兩極、電解液為KOH溶液)

正極：3O2＋12e－＋6H2O=12OH－；

負(fù)極：2CH3OH－12e－＋16OH－=2CO32-＋12H2O；

總反應(yīng)方程式：2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O。

(2)酸性電解質(zhì)(鉑為兩極、電解液為H2SO4溶液)

正極：3O2＋12e－＋12H＋=6H2O；

負(fù)極：2CH3OH－12－＋2H2O=12H＋＋2CO2；

總反應(yīng)方程式：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。

10．CO燃料電池(總反應(yīng)方程式均為2CO＋O2=2CO2)

(1)熔融鹽(鉑為兩極、Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣為正極助燃?xì)?

正極：O2＋4e－＋2CO2=2CO32-；

負(fù)極：2CO＋2CO32-－4e－=4CO2。

(2)酸性電解質(zhì)(鉑為兩極、電解液為H2SO4溶液)

正極：O2＋4e－＋4H＋=2H2O；

負(fù)極：2CO－4e－＋2H2O=2CO2＋4H＋。

Tips：

大家在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中還有哪方面知識(shí)學(xué)起來比較吃力，歡迎給化學(xué)姐留言，化學(xué)姐會(huì)盡力幫助大家。